校準原理介紹手機校準項目AFC:自動頻率控制校準Pathloss：路徑損耗校準IQ：IQ信號校準APC：自動功率控制校準ADC：電量顯示校準AFC校準AFC校準目的：AFC（Automaticfrequencycontrol），就是自動頻率控制；我們的手機在移動過程中，所處的小區(qū)是在不斷的切換的，而不同的小區(qū)頻率是有差異的，為了在不同的小區(qū)不同的信道下都能同步網(wǎng)絡（同步網(wǎng)絡是指手機的本振頻率和網(wǎng)絡的載波頻率保持一致），我們的手機本振頻率必須要能夠自動調(diào)節(jié)以和網(wǎng)絡同步，并且頻率誤差（頻偏）必須在GSM規(guī)定的范圍之內(nèi)（誤差范圍為0.1PPM）。因此，為了得到比較精確的頻率，必須對手機輸出的頻率進行校準。校準參數(shù)：CAP_ID,SLOPE,InitialDAC如圖1所示，根據(jù)鎖相環(huán)原理，本地振蕩器輸出頻率大小與26MVCXO呈一定比例關系，因此手機輸出頻率精度只與26MVCXO輸出精度有關。26MVCXO內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示，由輸出放大器，輸出緩沖器，可編程電容陣列和片上可變電容，以及一個片內(nèi)調(diào)節(jié)器（P溝道導通形MOS管-LDO）。圖3.VCXO部分等效圖在MTK方案中，利用調(diào)節(jié)VCXO中的負載電容來調(diào)節(jié)晶振輸出的頻率；負載電容分為兩個部分，一部分是用于校準元器件偏差用的可編程電容陣列，另一部分為受AFC電壓控制的壓控可變電容。校準的步驟先是確定一個可編程電容陣列的組合方式，找到頻偏較小的CAP_ID值。然后再利用VAFC對應的DAC值去調(diào)整壓控可變電容的大小，校準DAC值與頻偏的曲線,得到斜率slope和最小頻偏對應的DAC值，使電路輸出信號的頻偏在我們既定的范圍之內(nèi)?？删幊屉娙蓐嚵兄杏辛鶄€電容，每個電容的容量依次為2的次冪，每個電容都有一個對應的ID(地址);使用時，只要選中該電容的ID值（ID可以有0和1兩種狀態(tài)，只要置１就為選中狀態(tài)）就可以使用該電容去進行相應的補償，ID大小范圍0~63.CAP_ID校準：第一步：對可編程電容陣列置零（都不選中，六個電容值為全零，即capid為0），然后VAFC給出一個適中的電壓(例如DAC為4000，目的是讓初始頻率位于調(diào)節(jié)范圍的中間)讓壓控振蕩器產(chǎn)生一個頻率，測量出頻率偏差。第二步：對可編程電容陣列置1全部選中，六個電容都為開啟狀態(tài)，即capid為63），然后VAFC給出一個電壓(和第一步給的電壓要一樣)讓壓控振蕩器產(chǎn)生第二個頻率，測量出頻率偏差。第三步：判斷兩次測量的頻率誤差的積是否小于零，是則表明振蕩器輸出頻率是可調(diào)的；反之則不可調(diào)，校準失敗。第四步：設定CAP_ID的值（.ini文件中指定，設定為對應頻偏接近于0的CAP_ID值,如CAP_ID=23），由于芯片硬件差異，此時的CAP_ID值對應的頻偏并不是最小的。采用MTK給定的運算法則（逼近法），找到頻偏為零或最接近于零的CAP_ID值。再根據(jù)此CAP_ID值，分別令DAC值為0和8191，檢驗頻偏是否在限定范圍內(nèi)。圖4.CAP_ID與頻偏關系（注意：頻偏與CAP_ID的曲線關系并不是線性的）頻偏63CAP_ID0此處CAP_ID對應頻偏最小（）23Slope與InitialDAC值校準：圖5.DAC與頻偏線性關系對片上可變電容校準，改變VAFC的大小（這里用DAC值表示），得到DAC值與頻偏的曲線關系。校準步驟第一步：令DAC值分別為DAC1，DAC2,DAC1<DAC2，命令手機發(fā)射信號（這里的CAP_ID值為已經(jīng)校準了的最小頻偏CAP_ID值），測量并記錄對應的頻偏為△f1,△f2。第二步：根據(jù)（DAC1,△f1），（DAC2,△f2）這兩點，計算出頻偏與曲線的斜率slope和offset（DAC為0時對應的頻偏值），該線性關系如圖5所示。第三步：根據(jù)斜率slope和offset值計算出頻偏為零時的DAC值（initialDAC）。判斷slope和initialDAC值是否在限定范圍內(nèi)。AFC校準完成后，以后手機在使用中調(diào)整頻率時，CAP_ID為校準了的CAP_ID值固定不變，DAC值則根據(jù)測量得到的頻偏，slope和offset計算出來。Pathloss校準路徑損耗是指儀器發(fā)射的信號（已經(jīng)考慮線損之后的功率）和手機測量到的RSSI（接收信號強度）之差。校準步驟：第一步：綜測儀給手機發(fā)射某一特定頻率的信號，手機接收到之后進行讀取測量。第二步：軟件通過綜測儀去讀取手機測量的結(jié)果，與自己發(fā)射出去的信號的功率大小相比較，所得之差為當前信道的Pathloss值。第三步：更換信道，采用同樣的辦法校準，將校準結(jié)果寫入到手機的flash中，以后手機在使用中就根據(jù)當時所在的信道調(diào)用相應的Pathloss值作為該信道的補償。IQ校準IQ信號是我們的調(diào)制信號，里面包含了我們需要的有用信息?；鶐盘柡苋菀资艿礁蓴_,為了防止干擾,將信號分成了I路和Q路,在解調(diào)時即使某時收到干擾,根據(jù)IQ信號的特性,我們只要對IQ信號進行交替取樣就能完全還原出調(diào)制信號。IQ信號是一路是0°和180°，另一路是90°和270°，叫做I路和Q路，它們就是兩路嚴格正交的信號，他們的幅度，頻率完全相同。IQ校準目的：在實際電路中，I,Q兩路的增益和相位會有差異（IQImbalance），使得兩路信號不再垂直，導致信號傳遞誤碼率升高；同時，本地振蕩器可能存在信號泄露，本地振蕩器的某些部分還會出現(xiàn)在輸出端，這些直流偏置(DCOFFSET，包括同相和正交兩路DCOFFSET)的存在可能導致信號進入PA后影響功率控制。因此。需要對IQImbalance和DCOFSSET進行補償。IQ校準參數(shù)：OOS（offsetoriginalsupprission），反應DCOFFSET的大小。SBS(sidebandsupprission)，反應了IQImbalance的大小。以GSM的IQ信號為例，表達式如下

實際電路中，I，Q兩路的增益()和相位()會有差異。圖中加入Adder來表示本地振蕩器信號泄漏的影響OriginOffset（）

于是我們可以得到以下表達式

（3）

（4）表達式（3）代表OriginOffset，（4）代表接收到的信號，可以看出幾個參數(shù)對真實信號的影響

校準過程中用到補償參數(shù)對（offsetI,offsetQ）,(trimI,trimQ)。（offsetI,offsetQ）用以補償同相和正交兩路的DCOFFSET；（trimI,trimQ）用以補償增益Imbalance和相位Imbalance。OOS校準：通過4個補償參數(shù)對（offset_I1,offset_Q1）……（offset_I4,offset_Q4），分別測量對應的OOS1，OOS2，OOS3，OOS4。然后根據(jù)這些參數(shù)計算出最優(yōu)的offset_I和offset_Q使得OOS最小。用到4個參數(shù)對是因為計算最優(yōu)參數(shù)時有4個未知數(shù)：offset_I，offset_Q，M，△。M為數(shù)模轉(zhuǎn)換率，△為中心頻率噪聲，與IQ信號無關。SBS校準與OOS類似，用到三個補償參數(shù)對，計算最優(yōu)參數(shù)對（trim_I,trim_Q）使得SBS最小。計算最優(yōu)參數(shù)對時有三個未知數(shù)（trim_I,trim_Q,o），o為邊帶頻率噪聲。檢驗：根據(jù)最優(yōu)的補償參數(shù)對發(fā)射信號，檢驗OOS與SBS是否在限定范圍內(nèi)。APC校準APC：自動功率控制。GSM由于采用發(fā)射機動態(tài)功率控制機制，手機在通話過程中其發(fā)射功率隨著其離基站遠近而自動由基站調(diào)整。GSM900手機的發(fā)射功率有5~19一共15級,功率電平控制分別對應于33~5dBm。DCS1800手機發(fā)射功率有0~15一共16級,功率電平控制分別對應于30~0dBm,每增加一級電平，手機發(fā)射功率下降2dB。功率級別由基站控制完成。

發(fā)射機各功率等級的載頻峰值功率及容限值應滿足下表的要求GSM9004類功率等級移動臺PowerLEV發(fā)射機輸出功率dBm

功率容限533±2dB6～1531～13±3dB16～1911～5±5dBDCS18001類功率等級移動臺PowerLEV發(fā)射機輸出功率dBm

功率容限030±2dB1～828～14±3dB9～1312～4±4dB14～152～0±5dBAPC校準目的：是為了讓手機的發(fā)射功率能夠滿足GSM05.05中對各個功率等級的定義。APC校準參數(shù)：ScalingFactor(即各功率等級對應的DAC值)APC用10位D/A轉(zhuǎn)換器，共可代表1024個數(shù)值。VAPC的電壓值范圍是0.3V-2.2V，DAC值每改變1，輸出電壓將改變1.86mV。已調(diào)信號，經(jīng)過混頻、射頻放大，再經(jīng)功率放大器（PA）放大、濾波后從天線發(fā)送出去。發(fā)送信號的功率和形狀（burstshape）由PA決定。APC校準原理就是通過測量、計算得到一系列DAC值，去控制PA的增益，使得不同PCL的發(fā)射信號滿足規(guī)范的要求（功率大小、相連PCL的功率、切換頻譜、BurstShape等）。發(fā)射信號的形狀如圖1所示，它包括三部分：RampUp、Mid-Burst、RampDown。其中Mid-Burst為平坦部分，決定著信號的功率。RampUp和RampDown不能太陡，否則產(chǎn)生帶外頻譜和雜散發(fā)射，引起鄰近頻道干擾。RampUP和RampDown（BurstShape除去Mid-Burst后的形狀）用0到Pi的三次正弦函數(shù)模擬。前16個點對應RampUP,后16個點對應RampDown。校準過程中，不對發(fā)射信號形狀校準，因為校準過程比較麻煩，每個功率等級有32個點，數(shù)據(jù)量大，而且不太容易用程序去判斷是否校準成功，現(xiàn)在同一頻帶各個功率等級均使用同一個RampProfile，不同頻帶的RampProfile稍有不同。APC校準主要是校準ScalingFactor(DAC值),使發(fā)射功率幅值調(diào)整在GSM規(guī)定的范圍內(nèi)。如圖3所示。校準步驟：（以RFMD系列APC校準為例，采用3點校準法）第一步：命令手機發(fā)射一定功率控制等級(PCL)的信號，調(diào)整ScalingFactor大小使發(fā)射功率在要求范圍內(nèi)。重復發(fā)射三次（PCL_low,PCL_mid,PCL_h），得到三個對應的ScalingFactor，將這三個ScalingFactor（DAC）分別轉(zhuǎn)換成對應的V_set_low，V_set_mid和V_set_h。第二步：由(PCL_h,V_set_h)和(PCL_mid,V_set_mid)兩點計算出兩點之間直線的斜率。根據(jù)這個線性關系計算出最大功率控制等級與中間功率控制等級（PCL5~PCL12,以GSM900為例）之間每個功率控制等級對應的V_set。同樣，由(PCL_mid,V_set_mid)和(PCL_low,V_set_low)兩點計算出PCL12~PCL19之間每個功率控制等級對應的V_set。V_set（Vapc）與功率控制等級PCL分段線性，如圖4所示。PCLV_set（）51219170(PCL_mid,V_set_mid)(PCL_low,V_set_low)(PCL_h,V_set_h)第三步：將計算出的每個功率控制等級對應的V_set轉(zhuǎn)換成對應的ScalingFactor值，并保存到NVRAM。檢驗每個功率控制等級發(fā)射功率，如在限定范圍內(nèi)，校準通過。ADC校準校準目的：用于校準基帶ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）對模擬電壓檢測轉(zhuǎn)換的精度，校準手機檢測到的電池電壓與實際的電量顯示之間的關系，使電量的顯示格數(shù)與實際的電量一致。校準參數(shù)：slope，offset校準步驟：第一步：分別設置電源輸出電壓為ADC_V1和ADC_V2，用綜測儀測量電源電壓分別記錄為ADC_Measure_Voltage_0和ADC_Measure_Voltage_1。然后用手機通過電池通道和充電通道測量電源電壓，分別得到BATTERY_ADC_OUTPUT_0,CHARGER_ADC_Output_0和BATTERY_ADC_OUTPUT_1,CHARGER_ADC_Output_1。第二步：